王帅

大连交通大学 机械工程学院，辽宁 大连 116028

W形框架铝合金具有结构轻、强度高和隔音效果好等突出优点，广泛应用于地铁、动车和高铁等轨道交通行业[1]。近年来，学者们认为铣削力是影响铝合金结构件加工质量的主要因素[2−4]。切削力的有限元模型可以较好地预测加工过程中产生的切削力、温度场等变量，对加工变形、刀具磨损和表面质量等方面的研究具有一定的指导意义。与此同时，切削力作用在薄壁件的上下蒙板以及斜筋处，产生了较大的弹性变形，过大的变形量会导致筋板撕裂等弊端[5]，因此，切削力研究与变形预测是非常必要的。

目前，对于典型实体薄壁件的切削力有限元研究较为广泛，而对结构复杂的铝合金框架类结构件的研究却较为少见。庄昕[6]采用有限元软件完成了整体框架铝合金 6N01 铣削模拟加工分析，获得了加工过程中工件与刀具热、力分布及刀具的磨损情况。苏彬[7]通过对不同铣刀螺旋角侧铣加工过程的数值模拟，得到铣削加工中切削力的变化规律，通过对斜角切削过程和侧铣加工过程的仿真分析，优化了铣刀螺旋角。但目前的切削有限元模型在数值模拟过程中依然存在一些问题，如：采用完整的中空薄壁结构件进行建模会导致网格数量庞大，计算结果难以收敛；建立的有限元模型在仿真模拟过程中均没有得到理论上的切屑形态，甚至一些仿真中的切屑难以形成。

另一方面，目前对于加工变形方面的研究对象多集中在对航空薄壁件和叶轮叶片。……